Trong phát triển thuốc và ứng dụng, điều quan trọng là phải có một sự hiểu biết sâu sắc về các mô hình chuyển động của thuốc trong cơ thể.Quá trình này liên quan đến việc giải phóng, hấp thụ, phân phối, trao đổi chất và bài tiết các loại thuốc, và được gọi chung là ADME.Hiểu các quá trình này giúp các chuyên gia y tế phát triển chính xác hơn chế độ dùng thuốc phù hợp cho bệnh nhân để đạt được kết quả điều trị tối ưu.Các mô hình toán học đóng một vai trò quan trọng trong quá trình, giúp các nhà nghiên cứu mô tả tốt hơn và dự đoán hành vi của thuốc.
Sau khi một loại thuốc xâm nhập vào cơ thể, trước tiên nó trải qua giai đoạn phát hành, đó là quá trình tách thành phần hoạt chất của thuốc khỏi chế phẩm của nó.Giai đoạn hấp thụ được theo dõi, liên quan đến thuốc xâm nhập vào hệ thống tuần hoàn từ vị trí quản trị.Tiếp theo là phân phối, đó là quá trình lây lan thuốc trong chất lỏng và mô bên trong cơ thể.Theo thời gian, thuốc được chuyển hóa (chuyển hóa), được chuyển đổi thành các chất chuyển hóa ít hoạt động hơn và cuối cùng bước vào giai đoạn bài tiết và được bài tiết ra khỏi cơ thể.
Quá trình tổng thể của ADME không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả của thuốc, mà còn có thể kích hoạt các phản ứng tiêu cực tiềm ẩn, vì vậy điều quan trọng là phải hiểu đầy đủ các bước này.
Các mô hình toán học được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực dược động học, giúp các nhà khoa học hiểu quá trình phân phối và loại bỏ các loại thuốc khác nhau trong các cơ thể sinh học.Các mô hình này thường được chia thành các mô hình không phân tách và các mô hình ngăn.Phương pháp phân tích không tổ hợp ước tính trực tiếp các thông số dược động học thông qua dữ liệu thời gian tập trung, trong khi mô hình ngăn thường coi sinh vật là các ngăn liên quan khác nhau để phân tích.Sự lựa chọn của các mô hình này phụ thuộc vào khả năng mô phỏng chính xác hành vi của thuốc. Ví dụ, mô hình ngăn đơn giả định rằng tất cả các loại thuốc được phân phối trong cùng một ngăn đồng nhất, trong khi mô hình ngăn kép có tính đến việc cung cấp lưu lượng máu không đồng đều trong các mô khác nhau, giúp thuốc phân phối trong một số mô ở tốc độ cao hơn.Những mô hình này cung cấp các cách để đơn giản hóa các quá trình sinh lý phức tạp, tạo nên sự khác biệt trong các tính chất thuốc khả thi.
Một yếu tố quan trọng trong phát triển thuốc là sinh khả dụng, nói tóm lại, điều này đề cập đến tỷ lệ của thuốc đạt đến lưu thông toàn bộ cơ thể.Tiêm tiêm tĩnh mạch thường được coi là có khả dụng sinh học cao nhất với giá trị 1 (tức là 100%).Ngược lại, thuốc uống đòi hỏi nhiều tính toán để xác định khả dụng sinh học của chúng so với tiêm tĩnh mạch. Việc điều chỉnh liều lượng có thể được tính toán một cách hiệu quả thông qua các mô hình toán học để đảm bảo rằng nồng độ hiệu quả mong muốn đạt được trong huyết tương.
Bằng các tính toán sinh khả dụng, các nhà nghiên cứu có thể kiểm soát tốt hơn liều lượng của từng loại thuốc và điều chỉnh nó theo sự khác biệt cá nhân ở bệnh nhân.
Trong thực hành lâm sàng, các mô hình dược động học đã được nhúng sâu vào chế độ điều trị.Dược phẩm lâm sàng cung cấp một loạt các hướng dẫn để giúp các chuyên gia y tế đưa ra quyết định chính xác hơn về sử dụng thuốc.Ngoài ra, các mô hình này cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển các loại thuốc mới, ví dụ, đánh giá hiệu quả của các tuyến chính quyền khác nhau bằng cách mô phỏng phân phối và loại bỏ thuốc. Nhiều nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào cách đơn giản hóa và chính xác các mô hình toán học này để thích nghi tốt hơn với việc thay đổi nhu cầu y sinh.Với sự tiến bộ của công nghệ, chúng tôi hy vọng rằng các mô hình này có thể tích hợp một loạt các yếu tố sinh lý và trao đổi chất để thúc đẩy tốt hơn việc thực hiện y học cá nhân hóa. Trong lĩnh vực thay đổi nhanh chóng này, làm thế nào các mô hình toán học có thể thay đổi cụ thể sự phát triển và ứng dụng thuốc trong tương lai?